«Чтобы риф оставался здоровым, вам необходимо постоянное количество новых личинок для восстановления популяции умирающих животных», — сказал Макс Каплан, ведущий автор статьи и аспирант совместной программы MIT / WHOI по океанографии. "Однако как личинки находят рифы — большой вопрос. Мы думаем, что звук может играть определенную роль в их привлечении, но точно не известно, насколько далеко они могут воспринимать эти звуки."
Чтобы решить эту проблему, Каплан и его научный руководитель, научный сотрудник WHOI Аран Муни, соавтор статьи, отправились на гавайский остров Мауи, чтобы провести кропотливые акустические измерения здоровой рифовой системы. Пара сосредоточила свои усилия на записи двух различных компонентов звука — волн давления (элемент звука, который воздействует на барабанную перепонку человека) и движения частиц (физическая вибрация водяного столба при прохождении через него звуковой волны).
Последнее, как объяснил Каплан, — это то, как большинство рыб и морских видов улавливают звук, но предыдущие исследования не были сосредоточены на его записи.
«Думайте об этом, как о громком концерте — если вы стоите рядом с огромным динамиком, вы эффективно чувствуете звук, поскольку он вибрирует на вашей коже», — сказал Каплан. "Рыбы и беспозвоночные воспринимают звук одинаково."Такие виды, как кальмары, осьминоги и креветки, например, могут обнаруживать вибрации через нервы, встроенные в их плоть.
Точно так же и взрослые рыбы ощущают их по движению крошечных костеподобных структур, называемых отолитами, внутри своего черепа.
Хотя в прошлом исследователи регистрировали звуки рифов на расстоянии многих километров, Каплан говорит, что в большинстве этих исследований используется гидрофон, подводный микрофон, который может обнаруживать только волны давления. Однако в своем исследовании на Мауи исследователи также зафиксировали движение частиц, используя чувствительный акселерометр рядом с гидрофоном. По словам Муни, данные, которые предоставляет акселерометр, имеют прямое отношение к тому, как морские организмы воспринимают звук.
"Движение частиц действительно является важным сигналом для морских животных", — сказал Муни. "Когда мы измеряем давление, мы измеряем не то, что нужно — это дает лишь приблизительное представление о том, что слышат морские виды. Мы думаем, что изучение движения частиц — это большой шаг к выяснению того, как личинки попадают на риф."
Однако использование акселерометра для измерения этого движения сопряжено с некоторыми проблемами, — сказал Дэвид Манн, президент компании Loggerhead Instruments, которая разрабатывает небольшие акселерометры для морских исследований. "Чтобы почувствовать движение частиц, акселерометр должен двигаться вместе с водой, когда звук проходит мимо. Его нельзя жестко закрепить на раме или на дне, но также нельзя допускать, чтобы он свободно дрейфовал с токами.
Использовать его намного сложнее, чем гидрофон."
Каплан работал с канадской компанией GeoSpectrum Technologies над настройкой существующих акселерометров для использования в исследовании, а затем развернул их на нескольких участках вокруг рифа. В течение трех дней он и Муни измеряли уровни звука на рассвете и в середине утра, размещая датчики на расстоянии от нуля до 1500 метров от самого рифа.
При этом пара обнаружила, что движение частиц было намного ниже, чем ожидалось, быстро опускаясь ниже уровней, которые могут ощущать большинство морских видов — даже всего в нескольких метрах от рифа.
«Возможно, личинки все еще могут использовать химические сигналы от других животных, чтобы определить местонахождение рифа, или, может быть, могут считывать течения, чтобы двигаться к берегу», — сказал Каплан, — «но, исходя из этих данных, маловероятно, что они будут умеет использовать звук, чтобы найти риф. Это было сюрпризом для нас."
Каплан считает, что после того, как личинки обнаруживают риф, звук может сыграть важную роль в поиске подходящего места для поселения.
Он отмечает, что многие виды, обитающие в рифовых системах, чрезвычайно локализованы. Например, некоторые виды стрекоз живут всю свою взрослую жизнь в пределах одного квадратного метра, поэтому поиск наилучшего места является ключом к их выживанию. «В подобных случаях определение звука на уровне метров может иметь большое значение», — сказал Каплан. "Если вы слышите звуки своего вида, а не хищников, возможно, вы более склонны селиться в определенном месте."
Выводы исследователей также могут быть полезны для усилий по сохранению рифов. Предыдущие исследования показали, что личинок привлекают звуки рифа, когда они воспроизводятся через подводный громкоговоритель, поэтому Каплан считает, что воспроизведение записанных биологических звуков на большой громкости можно использовать для направления личинок к поврежденным участкам рифа.
«Чтобы получить желаемый отклик, вам придется немного поднять уровень звука, но это может быть одним из решений», — сказал Каплан. "Если мы сможем определить порог слышимости способности каждого вида ощущать движение частиц, мы сможем усилить это движение, чтобы оно было слышно им на расстоянии."
Каплан отмечает, что исследование Мауи охватывает только один неглубокий риф, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы получить полное представление о том, как звук распространяется от других типов рифовых систем. «Запись движения частиц в поле раньше не производилась, — сказал Каплан, — но теперь, когда мы разработали эти методы, мы можем начать расширять нашу работу."